JPH02259255A - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの排気系に配された空燃比センサか
ら得られる検出出力に基づいて、空燃比フィードバック
制御を行うエンジンの空燃比制御装置に関する。

（従来の技術） 車両等に搭載されるエンジンの排気ガス浄化性能や燃費
の向上を図ることを主目的として、エンジンの排気通路
に配設された０、センサ等の空燃比センサから得られる
検出出力に基づき、燃焼に供される混合気の空燃比を理
論空燃比（１４，７）等の目標値に一致させるべく、フ
ィードバック制御を行うようにされた空燃比制御装置が
実用に供されている。

このような空燃比制御装置においては、通常、空燃比が
目標値を中心にしてそれよりリーン側及びリッチ側に変
動するに応じて、第５図Ａに示される如くに、基準電圧
レベルＶｓに対して上下する電圧レベルとなる空燃比セ
ンサからの検出信号Ｓｏが得られ、それに基づいて、フ
ィードバック補正値Ｃｆｂが、第５図Ｂに示される如く
に、その変化の積分分■及び比例骨Ｐを有するものとし
て設定される。このようなフィードバック補正値Ｃｆｂ
が用いられて燃料供給量等の補正が行われ、それにより
、実際の空燃比が目標値に一致せしめられるべくフィー
ドバック制御される。

斯かる空燃比制御装置にあっては、燃焼に供される混合
気における燃料と吸入空気との混合状態が良好なものと
されるべく、燃焼室に供給される燃料の揮発状態が考慮
されて、エンジンの冷却水温がフィードバック制御の開
始時期の設定のための要素の一つとされる０例えば、特
開昭６０−２４３３３４号公報においては、エンジンが
所定の条件を満たす運転状態にあるもとで、エンジンの
冷却水温がエンジンの動作状態が安定するものとなる所
定の値以上となったとき、フィードバック制御が開始さ
れるようになされている。そして、通常、フィードバッ
ク制御が開始される時期を定めるエンジンの冷却水温の
値は、燃料の揮発特性はそのオクタン価が高い程低温時
において揮発し難いことになるものとされるので、エン
ジンに使用される燃料が高オクタン価ガソリンとされる
場合には、レギュラーガソリンが使用される場合より大
とされる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の如くの空燃比制御装置が備えられ
たエンジンが、レギュラーガソリンと高オクタン価ガソ
リンとのいずれもが使用可能なものとされた場合には、
フィードバック制御が開始される時期を定めるエンジン
の冷却水温の値がレギュラーガソリンの揮発特性に応じ
た比較的小なるものとされたもとで高オクタン価ガソリ
ンが使用されたときには、フィードバック制御が開始さ
れた後にも、燃焼室に供給される燃料の量が不足する事
態がまねかれて、混合気の空燃比が目標値に達するまで
の応答遅れ時間が長くなり、フィードバック制御開始時
における動作安定性が損なわれることになる虞がある。

一方、フィードバック制御が開始される時期を定めるエ
ンジンの冷却水温の値が高オクタン価ガソリンの揮発特
性に応じた比較的大なるものとされたもとでレギュラー
ガソリンが使用されたときには、フィードバック制御が
、本来開始されるべき時期より遅れて開始されることに
なり、フィードバック制御が開始されるまでの間、排気
ガスの浄化機能が低下するとともに、燃費の向上が図ら
れない期間が長くなってしまうという虞がある。

斯かる点に鑑み、本発明は、燃焼に供される混合気の空
燃比を目標値にすべく、フィードバック制御が行われる
ようになされ、エンジンが揮発特性を異にする複欽種の
燃料が使用可能なものとされる場合にも、フィードバッ
ク制御が各燃料に対応した適切な時期に開始されて、エ
ンジンの動作安定性が損なわれる事態、あるいは、排気
ガスの浄化機能が低下するとともに、燃費の向上が図ら
れない期間が長くなる事態をまねくことがないようにさ
れた、エンジンの空燃比制御装置を提供することを目的
とする。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成すべく本発明に係るエンジンの空燃比
制御装置は、第１図にその基本構成が示される如く、エ
ンジンの排気系に配された空燃比検出手段と、エンジン
の温度に基づく検出出力を発生する温度検出手段と、さ
らに、エンジンに供給される燃料の揮発特性を直接的も
しくは間接的に検出する揮発特性検出手段と、エンジン
が所定の条件を満たす運転状態にあるもとで、温度検出
手段からの検出出力がエンジンの温度が設定された値以
上になったことを示すとき、空燃比検出手段から得られ
る検出出力に基づく空燃比フィードバック制御を開始す
るフィードバック制御手段と、開始温度設定手段とが備
えられ、開始温度設定手段が、フィードバック制御手段
が空燃比フィードバック制御を開始するエンジンの温度
を、揮発特性検出手段により検出された揮発特性に基づ
いて、エンジンに供給された燃料が比較的揮発し難いも
のであるときには比較的揮発し易いものであるときに圧
して高い値に設定するものとされて、構成される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図は、本発明に係るエンジンの空燃比制御装置の一
例を、それが適用されたエンジンと共に概略的に示す。

第２図において、エンジン本体Ｅには、ピストン１０が
配されるとともに、吸気弁８及び排気弁９を介して連通
せしめられる吸気通路１２及び排気通路１３が接続され
ており、また、ピストン１０の上方に点火プラグ７が臨
設された燃焼室１１が形成されている。

吸気通路１２には、その上流側から順次、エアクリーナ
１４．吸入空気量を検出するエアフローメータ１５．ア
クセルペダルに連動して開閉作動せしめられ、燃焼室１
１に導入される吸入空気量を調整するスロットル弁１６
．スロットル弁１６の開度を検出するスロットル開度セ
ンサ１８、及び、燃料噴射弁２０が設けられている。燃
料噴射弁２０は、後述されるコントロールユニット５０
から噴射駆動パルス信号Ｐｃが供給されることにより、
噴射駆動パルス信号Ｐｃのパルス幅に応じた期間だけ開
状態とされ、燃料タンク１９からポンプ２１を介して図
示されない燃圧レギュレータにより調圧されて圧送され
た燃料を、燃焼室１１に向けて間歇的に噴射する。そし
て、吸入空気と燃料とで形成された混合気は、燃焼室１
１内において点火プラグ７により点火されて燃焼せしめ
られ、排気ガスとして排気通路１３に排出される。

排気通路１３には、排気ガスを浄化するための三元触媒
コンバータ２２が配設されるとともに、排気ガス中に含
まれる酸素濃度を検出するＯｔセンサ３０が設けられて
いる。

燃料噴射弁２０に噴射駆動パルス信号Ｐｃを供給するコ
ントロールユニット５０には、エアフローメータ１５か
ら得られる吸入空気量に応じた検出信号Ｓａ、スロット
ル開度センサ１８から得られるスロットル弁１６の開度
に応じた検出信号Ｓｔ、エンジン本体Ｅにおけるクラン
ク機構２３に関連して配された回転数センサ２５から得
られるエンジン回転数に応じた検出信号Ｓｎ、エンジン
本体Ｅにおける冷却水通路２６に臨んで配された水温セ
ンサ２７から得られるエンジンの冷却水温に応じた検出
信号Ｓｗ、及び、０！センサ３０から得られる排気ガス
中の酸素濃度に応じた検出信号Ｓｏが供給されるととも
に、燃料タンク１９内に設けられた比重センサ２８から
得られる燃料のオクタン価に応じた検出信号Ｓｋも供給
される。

比重センサ２８は、燃料は、そのオクタン価を高めるべ
く混入された芳香族系の成分の量が多い程低温時におい
て揮発し難いものとなり、そして、斯かる芳香族系の成
分の量が多い程比重が大なるものとなることが利用され
て、燃料タンク１９内における燃料の比重が所定の値以
下であるとき、その燃料がレギュラーガソリンであるこ
とをあられす低レベルをとる検出信号Ｓｋをコントロー
ルユニット５０に送出し、また、燃料タンク１９内にお
ける燃料の比重が所定の値より大であるとき、その燃料
が高オクタン価ガソリンであることをあられす高レベル
をとる検出信号Ｓｋをコントロールユニット５０に送出
するものとされる。

コントロールユニット５０は、上述の各種の検出信号に
基づいて、燃料噴射弁２０から噴射される燃料噴射量に
ついての空燃比のフィードバック制御を行う。

コントロールユニット５０による空燃比のフィードバッ
ク制御が行われるに際しては、先ず、検出信号Ｓａがあ
られす吸入空気量と検出信号Ｓｎがあられすエンジン回
転数に基づいて基本燃料噴射パルス幅Ｔｐが算出される
。

そして、例えば、検出信号Ｓｔがあられすスロットル開
度及び検出信号Ｓｎがあられすエンジン回転数が所定の
範囲内にあること等のフィードバック制御条件が成立し
ていないことが検知される場合には、燃料噴射量につい
てのオーブンループ制御が行われ、一方、フィードバッ
ク制御条件が成立していることが検知されるもとで、検
出信号Ｓｋに基づいて燃料タンク１９内の燃料がレギュ
ラーガソリンであることが検知された場合には、検出信
号Ｓｗがあられすエンジンの冷却水温がエンジンの動作
状態が安定したものとなる値、例えば、２０°Ｃ以上の
値をとるとき、フィードバック制御が行われる。また、
エンジンの冷却水温が２０°Ｃ未満の値をとるときには
、オープンループ制御が行われる。

さらに、フィードバック制御条件が成立していることが
検知されるもとで、燃料タンク１９内の燃料が高オクタ
ン価ガソリンであることが検知された場合には、エンジ
ンの冷却水温が、高オクタン価ガソリンの揮発状態が良
好なものとなる値、例えば、４０゛Ｃ以上の値をとると
き、フィードバック制御が行われる。また、エンジンの
冷却水温が４０℃未満の値をとるときには、オープンル
ープ制御が行われる。

コントロールユニット５０による空燃比のフィードバッ
ク制御においては、検出信号Ｓｏがあられす排気ガス中
の酸素濃度に基づいて、第５図に示される如くの変化を
有するものとなるフィードバック補正値Ｃｆｂが設定さ
れるとともに、検出信号Ｓｗ及びＳｔがあられすエンジ
ンの冷却水温及びスロットル開度等に基づいて他の補正
値ＣｅＬが設定され、それら補正値Ｃｆｂ及びＣｅｔが
用いられて基本燃料噴射パルス幅Ｔｐが補正されて、最
終燃料噴射パルス幅Ｔｉが設定される。また、オープン
ループ制御においては、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐに検
出信号Ｓｗ及びＳｔに基づく各種の補正が加えられて最
終燃料噴射パルス幅Ｔｉが設定される。

そして、斯かる最終燃料噴射パルス幅Ｔｉに応じたパル
ス幅を有する噴射駆動パルス信号Ｐｃが形成され、斯か
る噴射駆動パルス信号Ｐｃが、エンジンの回転に同期し
た所定のタイミングをもって燃料噴射弁２０に供給され
る。

上述の如くの制御を行うコントロールユニット５０は、
例えば、マイクロコンピュータが用いられて構成される
が、斯かる場合におけるマイクロコンピュータが実行す
る燃料噴射の制御に際してのプログラムの一例を、第３
図のフローチャートを参照して説明する。

第３図のフローチャートで示されるプログラムにおいて
は、スタート後、ステップ１０１において、各種の検出
信号を取り込み、ステップ１０２において、基本燃料噴
射パルス幅Ｔｐを、検出信号Ｓａがあられす吸入空気量
Ｑと検出信号Ｓｎがあられすエンジン回転数Ｎとに基づ
いて、式：Ｔｐ＝に−Ｑ／Ｎ（但し、Ｋは定数）により
設定する。そして、続くステップ１０３において、検出
信号Ｓｔがあられすスロットル開度及びエンジン回転数
Ｎに基づき、フィードバック（Ｆ／Ｂ　）制御条件が成
立しているか否かを判断し、フィードバック制御条件が
成立していると判断された場合には、ステップ１０４に
進む。

ステップ１０４においては、比重センサ２８からの検出
信号Ｓｋに基づき、燃料タンク１９内の燃料がレギュラ
ーガソリンであるか否かを判断し、レギュラーガソリン
であると判断された場合には、ステップ１０５において
、検出信号Ｓｗがあられすエンジンの冷却水温Ｔｗが２
０″Ｃ以上であるか否かを判断する。その判断の結果、
エンジンの冷却水温Ｔｗが２０°Ｃ以上である場合には
、ステップ１０日に進む。

ステップ１０８においては、検出信号Ｓｏがあられす排
気ガス中の酸素濃度に基づいてフィードバック補正値Ｃ
ｆｂを設定し、続くステップ１０９において、エンジン
の冷却水温Ｔｗ及びスロットル開度等に基づいて他の補
正値Ｇｅｔを設定するとともに、バッテリの電圧の変化
に起因する燃料噴射弁２０の動作遅れを補償するための
電圧補正パルス幅Ｔｖを設定し、ステップ１１０におい
て、最終燃料噴射パルス幅Ｔｉを基本燃料噴射パルス幅
Ｔｐ、フィードバック補正値Ｃｆｂ、他の補正値Ｇｅｔ
及び電圧補正パルス幅Ｔｖを用いて、式：Ｔｉ＝Ｔｐ・
（１＋Ｃｆｂ＋Ｃｅｔ）＋Ｔｖにより設定する。そして
、ステップ１１２において、ステップ１１０で設定され
た最終燃料噴射パルス幅Ｔｉに応じたパルス幅を有する
噴射駆動パルス信号Ｐｃを形成し、それをエンジンの回
転に同期した所定のタイミングをもって燃料噴射弁２０
に送出して、元に戻る。

一方、ステップ１０４において、燃料タンク１９内の燃
料がレギュラーガソリンでないと判断された場合には、
燃料タンク１９内の燃料が高オクタン価ガソリンである
ので、ステップ１０７において、エンジンの冷却水温Ｔ
ｗが４０℃以上であるか否かを判断し、エンジンの冷却
水温Ｔｗが４０°Ｃ以上であると判断された場合には、
ステップ１０８〜１１２を上述と同様に実行して元に戻
る。

また、ステップ１０３において、フィードバック制御条
件が成立していないと判断された場合。

ステップ１０５において、エンジンの冷却水温ＴＷが２
０°Ｃ未満であると判断された場合、及び、ステップ１
０７において、エンジンの冷却水温ＴＷが４０°Ｃ未満
であると判断された場合には、夫々、ステップ１１４に
進み、オーブンループ制御用プログラムを実行して元に
戻る。

なお、上述の例においては、フィードバック制御が開始
されるエンジンの冷却水温の値が、燃料タンク１９に供
給された燃料がレギュラーガソリンリンである場合と、
高オクタン価ガソリンである場合とで異なるものとなる
ように設定されているが、本発明に係るエンジンの空燃
比制御装置は必ずしもそのようにされる必要はなく、例
えば、第４図に示される如くの、エンジンに使用される
燃料の比重ＫＡとフィードバック制御が開始されるエン
ジンの冷却水温Ｔｗとの相関関係に基づいて、フィード
バック制御が開始されるエンジンの冷却水温Ｔｗの値が
、燃料タンク１９に供給された燃料の比重ＫＡの値ａ、
から値ａｔまでの変化に応じて、例えば、２０℃とされ
る値ＴＩから、例えば、６０℃とされる値Ｔ２まで連続
的に変化するものとして設定されるようになされてもよ
い。

また、上述の例においては、エンジンに供給される燃料
の揮発特性が、各種の燃料の比重の相違が利用されて間
接的に検出されるようになされているが、比重に代えて
、各種の燃料のオクタン価の相違が利用されて間接的に
検出されるようになされてもよい、さらには、エンジン
に供給される燃料の揮発特性が直接的に検出されるよう
になされてもよいこと勿論である。

（発明の効果） 以上の説明から明らかな如く、本発明に係るエンジンの
空燃比制御装置によれば、エンジンに供給された燃料が
比較的揮発し難いものであるときには比較的揮発し易い
ものであるときに比して、フィードバック制御を開始す
るエンジンの温度が高い値に設定されるので、エンジン
に揮発特性を異にする複数種の燃料のいずれが供給され
た場合にも、供給された燃料に対応した適切な時期にフ
ィードバック制御が開始されることになり、従って、フ
ィードバック制御開始時に燃焼室に供給される燃料が不
足してエンジンの動作安定性が損なわれる事態、あるい
は、フィードバック制御が本来開始されるべきときに開
始されず、フィードバック制御が開始されるまでの間、
排気ガスの浄化機能が低下するとともに、燃費の向上が
図られない期間が長くなってしまう事態をまねくことが
回避される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエンジンの空燃比制御装置を特許
請求の範囲に対応して示す基本構成図、第２図は本発明
に係るエンジンの空燃比制御装置の一例を、それが適用
されたエンジンと共に示す概略構成図、第３図は第２図
に示されるコントロールユニットにマイクロコンピュー
タが用いられた場合における、斯かるマイクロコンピュ
ータが実行するプログラムの一例を示すフローチャート
、第４図は本発明に係るエンジンの空燃比制御装置の他
の例の動作説明に供される特性図、第５図Ａ及びＢは従
来の空燃比制御装置の動作説明に供される図である。 図中、２０は燃料噴射弁、２７は水温センサ、２８は比
重センサ、３０は０□センサ、５０はコントロールユニ
ットである。 特許出願人　　　マツダ株式会社 第４図 ＾菖

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンの排気系に配された空燃比検出手段と、上記エ
   ンジンの温度に基づく検出出力を発生する温度検出手段
   と、 上記エンジンに供給される燃料の揮発特性を直接的もし
   くは間接的に検出する揮発特性検出手段と、 上記エンジンが所定の条件を満たす運転状態にあるもと
   で、上記温度検出手段からの検出出力が上記エンジンの
   温度が設定された値以上になったことを示すとき、上記
   空燃比検出手段から得られる検出出力に基づく空燃比フ
   ィードバック制御を開始するフィードバック制御手段と
   、 上記フィードバック制御手段が空燃比フィードバック制
   御を開始する上記エンジンの温度を、上記揮発特性検出
   手段により検出された揮発特性に基づいて、上記燃料が
   比較的揮発し難いものであるときには比較的揮発し易い
   ものであるときに比して高い値に設定する開始温度設定
   手段と、を具備して構成されるエンジンの空燃比制御装
   置。